復(fù)雜曲面高效加工的關(guān)鍵技術(shù)方法分析

1、 復(fù)雜曲面高效加工的關(guān)鍵技術(shù)方法分析 簡(jiǎn)單曲面的高效加工在多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用價(jià)值，是一項(xiàng)值得深化討論的技術(shù)。因此,如何實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單曲面的高效加工(即高效率、高效益、高質(zhì)量的加工)是一個(gè)迫切需要解決的重要課題。討論者采納各種不同的方法針對(duì)目前簡(jiǎn)單曲面加工現(xiàn)狀，以高效加工為目標(biāo)，對(duì)提高簡(jiǎn)單曲面加工高效性問(wèn)題進(jìn)行了深化討論，設(shè)計(jì)了很多科學(xué)的技術(shù)方法。本文針對(duì)簡(jiǎn)單曲面高效加工中的關(guān)鍵技術(shù)方法進(jìn)行分析，便利更好地將簡(jiǎn)單曲面高效加工技術(shù)技術(shù)應(yīng)用到專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域中，直接服務(wù)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)，實(shí)現(xiàn)其最基本的社會(huì)價(jià)值。 當(dāng)今工業(yè)領(lǐng)域?qū)Ω咝录夹g(shù)的進(jìn)展越來(lái)越重視，簡(jiǎn)單曲面的應(yīng)用也隨之推廣，簡(jiǎn)單曲面主要用于滿(mǎn)意兩個(gè)方面的需求

2、，一方面是力學(xué)特性和功能方面的需要，用于滿(mǎn)意設(shè)備特定的性能要求，對(duì)產(chǎn)品形面的數(shù)學(xué)特征有高精度的要求；另一方面則為了滿(mǎn)意美學(xué)效果的需要，和人們對(duì)產(chǎn)品形狀的需求。針對(duì)簡(jiǎn)單曲面加工的現(xiàn)狀及進(jìn)展趨勢(shì)，提高簡(jiǎn)單曲面加工的質(zhì)量、效率及效益已成為主流方向，這對(duì)簡(jiǎn)單曲面加工中各環(huán)節(jié)的技術(shù)方法都有很高的要求。 簡(jiǎn)單曲面加工技術(shù)的進(jìn)展概況 1.1簡(jiǎn)單曲面加工技術(shù)的進(jìn)展歷程 簡(jiǎn)單曲面以前主要通過(guò)手工放樣，手工打磨或幫助于電脈沖的加工方法來(lái)完成，即單純的手工制造。在制造工程中需要進(jìn)行檢測(cè)，和大量型線樣板的制作，導(dǎo)致制作周期長(zhǎng)，工時(shí)、材料消耗量大，從而使加工精度降低，難以滿(mǎn)意實(shí)際生產(chǎn)的需要。在數(shù)控機(jī)床消失后，在工具和模

3、具制造中得到了廣泛的應(yīng)用，隨著新技術(shù)（計(jì)算機(jī)、激光、電子、新材料）的進(jìn)展，在簡(jiǎn)單曲面加工方面的很多新技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，如激光開(kāi)槽(Laser Caving)、快速原型制造(RapidPrototyping)和快速工裝(Rapid Tooling)等。這些技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于所需的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、敏捷性很高，特殊適合于加工單件或小批量的工具和模具。 1.2簡(jiǎn)單曲面高效加工技術(shù)的理論體系 數(shù)控加工是簡(jiǎn)單曲面加工的一種廣泛應(yīng)用的技術(shù)，也是目前簡(jiǎn)單曲面加工的主要方法，包括機(jī)床數(shù)控技術(shù)、數(shù)控自動(dòng)編程技術(shù)。機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)是硬件也是掌握機(jī)床運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行單元，；而數(shù)控編程則是軟件，負(fù)責(zé)產(chǎn)生加工用的零件程序。二者相互作用，構(gòu)成

4、自動(dòng)化的加工手段。 數(shù)控編程解決了數(shù)控加工中程序的編制問(wèn)題，目前簡(jiǎn)單曲面的加工主要包括：曲面造型、數(shù)控編程、數(shù)控機(jī)床加工等。同時(shí)在簡(jiǎn)單曲面造型方面、數(shù)控編程方面、機(jī)床數(shù)控技術(shù)方面、綜合效益方面還存在諸多問(wèn)題，我們的目的是通過(guò)對(duì)這些問(wèn)題的討論來(lái)完善高效加工技術(shù)的理論體系，提高簡(jiǎn)單曲面加工水平。 簡(jiǎn)單曲面高效加工的技術(shù)方法 2.1簡(jiǎn)單曲面加工方法分析 從兩個(gè)方面分析簡(jiǎn)單曲面的加工方法：一是在造型方面，簡(jiǎn)單曲面造型可以從數(shù)學(xué)的角度和加工的可行性上進(jìn)行綜合考慮，可以有效地避開(kāi)簡(jiǎn)單曲面加工中重迭現(xiàn)象的產(chǎn)生，增加企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn)更大的經(jīng)濟(jì)效益。二是在數(shù)控程序設(shè)計(jì)方面，簡(jiǎn)單曲面的數(shù)控程序設(shè)計(jì)技術(shù)正飛速

5、進(jìn)展，要對(duì)基于特征的刀具軌跡生成方法進(jìn)行討論，并且重視進(jìn)展高速加工的數(shù)控程序設(shè)計(jì)技術(shù)，尤其是對(duì)NURBS加工的使用和有效的NURBS刀具軌跡的討論。 2.2簡(jiǎn)單曲面加工設(shè)備技術(shù) 簡(jiǎn)單曲面質(zhì)量的要求提高，帶動(dòng)了簡(jiǎn)單曲面加工設(shè)備的進(jìn)一步進(jìn)展。建立在五軸聯(lián)動(dòng)加工技術(shù)基礎(chǔ)上的簡(jiǎn)單曲面加工漸漸推廣，五軸聯(lián)動(dòng)包括U、V、W軸不同組合的多軸掌握多坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)，不再僅限于x、y、z、A、B(或C)軸聯(lián)動(dòng)，采納高精度的等動(dòng)態(tài)誤差補(bǔ)償技術(shù)，降低形位誤差、提高機(jī)床加工的幾何精度、表面粗糙度等；使簡(jiǎn)單曲面加工設(shè)備功能部件實(shí)現(xiàn)高速度、高精度、大功率和智能化。 2.3簡(jiǎn)單曲面高效加工關(guān)鍵技術(shù) 2.3.1毛坯制備技術(shù) 現(xiàn)在實(shí)

6、型鑄造技術(shù)廣泛地應(yīng)用于毛坯的制備，就是傳統(tǒng)的木?；蚪饘倌１慌菽芰现谱鞔妫煨秃蟛恍枞〕瞿Ｐ停憧梢詽沧?，泡在高溫液體金屬作用下，沫塑料模型快速燃燒氣化而消逝，原來(lái)泡沫塑料模型所占有的位置被金屬液取代，冷凝后形成鑄件，包括干砂實(shí)型鑄造、負(fù)壓實(shí)型鑄造、樹(shù)脂砂實(shí)型鑄造。 在毛坯制造時(shí)，余量的確定是一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題。余量太小，刀具在鑄造缺陷(如夾砂、氧化硬皮等)處會(huì)磨損猛烈甚至折斷，由于粗加工時(shí)進(jìn)刀量不行能太大，反而使加工成本加大。若余量過(guò)大，則使后續(xù)數(shù)控加工的工作量增大，降低了加工的高效性。 2.3.2高速銑削技術(shù) 加工速度高以及良好的加工精度和表面質(zhì)量是高速銑削加工技術(shù)的特點(diǎn)，目前該技術(shù)已向更高

7、的靈敏化、智能化、集成化方向進(jìn)展，成為第三代模具加工技術(shù)。主軸轉(zhuǎn)速、工作臺(tái)快速移動(dòng)和進(jìn)給速度的提高是等機(jī)床高速化的詳細(xì)表現(xiàn)。高速切削機(jī)床克服了機(jī)床振動(dòng)，大大降低了傳入零件中的熱量，大大提高了排屑率，減小熱變形，提高加工精度，加工面的粗糙度得到改善。所以，經(jīng)過(guò)高速加工的工件一般不再需要精加工。 2.3.3工藝決策技術(shù)等 簡(jiǎn)單曲面加工工藝規(guī)劃包括工藝方案優(yōu)化及工藝參數(shù)優(yōu)化，加工的高效性受不同的工藝影響特別大。簡(jiǎn)單曲面加工時(shí)進(jìn)給量、切削速度和切削深度對(duì)刀具的壽命有很大的影響，最佳切削用量一般在一個(gè)很小的范圍內(nèi)，要依據(jù)詳細(xì)的刀具與工件材料進(jìn)行確定。影響工藝的因素既有定量指標(biāo)，又有定性指標(biāo)，因此要實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單曲面的高效加工，必需采納肯定的方式進(jìn)行工藝決策。 此外,還包括刀具技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)化的檢測(cè)技術(shù)、NURBS加工技術(shù)、和數(shù)控連網(wǎng)技術(shù)等。 對(duì)簡(jiǎn)單曲面質(zhì)量的要求帶動(dòng)了簡(jiǎn)單曲面加工設(shè)備的進(jìn)一步進(jìn)展，簡(jiǎn)單曲面多軸聯(lián)動(dòng)加工技術(shù)也日趨成熟。我國(guó)在這個(gè)領(lǐng)域內(nèi)起步較